CN112943155A - 一种基于形状记忆合金的热洗井封隔器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油井清洁修井作业技术领域,具体提供了一种基于形状记忆合金的热洗井封隔器,包括上接头、外套、活塞、复位弹簧、主体、胶筒、记忆合金块和下接头,上接头、主体和下接头自上向下依次连接,上接头外面套接外套,活塞和复位弹簧自上向下依次连接在上接头和外套之间,上接头和外套上均开设有泄流通道,主体的外面由内向外依次套接记忆合金块和胶筒,解决了现有进行油井修井作业时,清洗通道无正循环回路,反循环洗井大量清洗液体掉落井筒,增加用水量和污染地层问题,本发明充分利用高温高压介质的特点,通过压力开启油套连通通道,注入介质温度变化,使形状记忆合金片变形的封隔和解封油套环空,减少作业用水量,提高热能利用率。
Description
技术领域
本发明属于油井清洁修井作业技术领域,具体涉及一种基于形状记忆合金的热洗井封隔器。
背景技术
油井修井(检泵)作业时,起下和清洗油杆管(为叙述方便,将抽油杆和油管合并简称为油杆管)过程中均会产生污油污水,若不及时有效的进行处理,会造成井场周围环境的污染。
近年来,国内部分油田开展了油井清洁修井作业技术研究与试验,即在修井作业时,通过配套的井口清洗装置或井下清洗器建立循环清洗通道,利用环保清洗回收车向井筒注入高温高压介质,对油杆管在井筒内的密闭清洗作业,同时产生的废液再返回至环保清洗回收车,形成闭环控制工艺。但是该工艺方法配套的清洗工具存在两个方面的问题:一是清洗通道无正循环回路,大量清洗液体掉落井筒,污染地层。因此有必要结合采油管柱和清洗工艺特点,研制出一种可正循环热洗井封隔器,改进设计采油管柱,解决油杆管井筒密闭清洗难题。
发明内容
本发明提供的一种基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其目的一是克服现有技术中在进行油井修井(检泵)作业时,清洗通道无正循环回路,反循环洗井大量清洗液体掉落井筒,增加用水量和污染地层问题;目的二是克服现有技术中热洗井封隔器坐封和解封不方便,增加工人劳动时间的问题。
为此,本发明提供了一种基于形状记忆合金的热洗井封隔器,包括上接头、外套、活塞、复位弹簧、主体、胶筒、记忆合金块和下接头,上接头、主体和下接头自上向下依次连接,上接头外面套接外套,活塞和复位弹簧自上向下依次连接在上接头和外套之间,上接头和外套上均开设有泄流通道,主体的外面由内向外依次套接记忆合金块和胶筒。
进一步的,还包括第一密封件、第二密封件和第三密封件,活塞和外套之间通过第一密封件连接,活塞和上接头之间通过第二密封件连接,上接头和主体之间通过第三密封件连接。
进一步的,所述第一密封件、第二密封件和第三密封件均为O型密封圈。
进一步的,所述上接头和外套通过螺纹连接,上接头、主体和下接头自上向下依次螺纹连接。
进一步的,所述主体上开设有孔道,孔道连接记忆合金块。
进一步的,所述孔道的数量为多个,多个孔道沿主体周向等间距分布。
进一步的,所述主体的外面开设有多个卡槽,多个卡槽沿主体外面周向等间距分布,每个卡槽对应连接1个孔道或者多个卡槽中的部分卡槽连接孔道。
进一步的,所述记忆合金块的数量为多个,多个记忆合金块通过卡槽周向等间距连接在主体上。
进一步的,所述记忆合金块的形状为长条板状。
进一步的,还包括固定套,胶筒的上端外侧和主体的外侧之间通过固定套套接。
本发明的有益效果:本发明提供的这种基于形状记忆合金的热洗井封隔器,充分利用清洗工艺高温高压介质的特点,当注入的高温介质压力大于复位弹簧弹力时,高温高压介质的压力推动活塞,开启泄流通道;同时,注入的高温介质通过主体上的孔道与记忆合金块接触,使记忆合金块发生弓形形变,进而使胶筒径向膨胀密封油套环空,从而建立起可正循环洗井通道。解决了现有油井清洁修井作业时,清洗通道无正循环回路,反正循洗井大量清洗液体掉落井筒,增加用水量和污染地层。本发明充分利用工艺高温高压介质的特点,通过压力开启油套连通通道,注入介质温度变化,使形状记忆合金片变形的封隔和解封油套环空,减少作业用水量,提高热能利用率,提高工作效率,减少工作量。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是基于形状记忆合金的热洗井封隔器的结构示意图;
图2是胶筒和记忆合金块的部分结构示意图;
图3是主体的部分结构示意图;
图4是孔道部位的主体横截面示意图;
图5记忆合金块未变形的结构示意图;
图6记忆合金块吸收热量后变形的结构示意图。
附图标记说明:1、上接头;2、外套;3、第一密封件;4、第二密封件;5、活塞;6、复位弹簧;7、第三密封件;8、主体;9、固定套;10、胶筒;11、记忆合金块;12、下接头;13、泄流通道;14、孔道;15、卡槽。
具体实施方式
实施例1:
如图1所示,一种基于形状记忆合金的热洗井封隔器,包括上接头1、外套2、活塞5、复位弹簧6、主体8、胶筒10、记忆合金块11和下接头12,上接头1、主体8和下接头12自上向下依次连接,上接头1外面套接外套2,活塞5和复位弹簧6自上向下依次连接在上接头1和外套2之间,上接头1和外套2上均开设有泄流通道13,主体8的外面由内向外依次套接记忆合金块11和胶筒10。
实际使用时,将基于形状记忆合金的热洗井封隔器下井前直接连接在抽油泵上,随采油管柱正常入井,采油时不影响正常生产;清洁修井(检泵)作业时,利用环保清洗回收车向油管正向注入高温高压的清洗液,当注入的高温高压介质压力大于复位弹簧6弹力时,高温高压介质推动活塞5,开启泄流通道13;同时,高温高压的清洗液接触记忆合金块11,使记忆合金块11发生弓形变形,进而使胶筒10发生径向膨胀,坐封住油套环形空间,建立油套正循环清洗通道;当清洗结束后,复位弹簧6推动活塞5复位,关闭油流通道,投杆打开泄油器,高温高压介质进入井筒,油管内的温降低至设定值以下时,记忆合金块11回缩恢复原来块状,油套解封,正常起管柱作业。
解决了现有油井清洁修井作业时,清洗通道无正循环回路,反正循洗井大量清洗液体掉落井筒,增加用水量和污染地层。本发明充分利用工艺高温高压介质的特点,通过压力开启油套连通通道,注入介质温度变化,使记忆合金片变形的封隔和解封油套环空,减少作业用水量,提高热能利用率,提高工作效率,减少工作量。
实施例2:
在实施例1的基础上,进一步的,还包括第一密封件3、第二密封件4和第三密封件7,活塞5和外套2之间通过第一密封件3连接,活塞5和上接头1之间通过第二密封件4连接,上接头1和主体8之间通过第三密封件7连接。
实际使用中,第一密封件3可使活塞5和外套2实现密封连接,确保活塞5和外套2之间的密封性;第二密封件4可使活塞5和上接头1实现密封连接,确保活塞5和上接头1之间的密封性;第三密封件7可使上接头1和主体8实现密封连接,确保上接头1和主体8之间的密封性;通过第一密封件3、第二密封件4和第三密封件7实现封隔器的整体密封性,避免浪费注入介质的热量和压力。
进一步的,所述第一密封件3、第二密封件4和第三密封件7均为O型密封圈。实际使用中,当高温高压介质推动活塞5上下运动进而开启泄流通道13时,O形密封圈自有的密封性作用,不做周期性的调整,用于滑动密封时密封性能够不受运动方向的影响,体积小同时使用方便。
进一步的,所述上接头1和外套2通过螺纹连接,上接头1、主体8和下接头12自上向下依次螺纹连接。螺纹连接为可拆卸连接,安装拆卸方便,操作简单。
实施例3:
如图3-4所示,在实施例2的基础上,所述主体8上开设有孔道14,孔道14连接记忆合金块11。高温高压介质可通过孔道14接触记忆合金块11,结构简单合理。
进一步的,所述孔道14的数量为多个,多个孔道14沿主体8周向等间距分布。多个孔道14沿主体8周向等间距分布可使高温高压介质均匀分部在主体8上,使记忆合金块受热均匀,均匀变形,进而是胶筒均匀膨胀或收缩,提高坐封和解封的稳定性。
进一步的,所述主体8的外面开设有多个卡槽15,多个卡槽15沿主体8外面周向等间距分布,每个卡槽15对应连接1个孔道14或者多个卡槽15中的部分卡槽15连接孔道14。卡槽15可方便固定记忆合金块11,结构简单,设计合理。
实施例4:
如图5-6所示,在实施例3的基础上,所述记忆合金块11的数量为多个,多个记忆合金块11通过卡槽15周向等间距连接在主体8上。多个记忆合金块11通过卡槽15周向等间距连接在主体8上,确保胶筒受力均匀进而均匀膨胀或收缩,提高坐封和解封的稳定性。
进一步的,所述记忆合金块11的形状为长条板状。结构简单,受热变成弓形,易于支撑胶筒,使胶筒膨胀,预冷由弓形变为长条板状,收缩胶筒,结构简单。
进一步的,还包括固定套9,胶筒10的上端外侧和主体8的外侧之间通过固定套9套接。胶筒10膨胀或收缩时,固定套9可提高其稳定性。
本发明的工作原理为:
将基于形状记忆合金的热洗井封隔器下井前直接连接在抽油泵上,随采油管柱正常入井,采油时不影响正常生产;清洁修井(检泵)作业时,利用环保清洗回收车向油管正向注入高温高压的清洗液,当注入的高温高压介质压力大于复位弹簧6弹力时,高温高压介质推动活塞5,开启泄流通道13;同时,高温高压的清洗液接触记忆合金块11,使记忆合金块11发生弓形变形,进而使胶筒10发生径向膨胀,坐封住油套环形空间,建立油套正循环清洗通道;当清洗结束后,复位弹簧6推动活塞5复位,关闭油流通道,投杆打开泄油器,高温高压介质进入井筒,油管内的温降低至设定值以下时,记忆合金块11回缩恢复原来块状,油套解封,正常起管柱作业。
本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其特征在于:包括上接头(1)、外套(2)、活塞(5)、复位弹簧(6)、主体(8)、胶筒(10)、记忆合金块(11)和下接头(12),上接头(1)、主体(8)和下接头(12)自上向下依次连接,上接头(1)外面套接外套(2),活塞(5)和复位弹簧(6)自上向下依次连接在上接头(1)和外套(2)之间,上接头(1)和外套(2)上均开设有泄流通道(13),主体(8)的外面由内向外依次套接记忆合金块(11)和胶筒(10)。
2.如权利要求1所述的基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其特征在于:还包括第一密封件(3)、第二密封件(4)和第三密封件(7),活塞(5)和外套(2)之间通过第一密封件(3)连接,活塞(5)和上接头(1)之间通过第二密封件(4)连接,上接头(1)和主体(8)之间通过第三密封件(7)连接。
3.如权利要求2所述的基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其特征在于:所述第一密封件(3)、第二密封件(4)和第三密封件(7)均为O型密封圈。
4.如权利要求1所述的基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其特征在于:所述上接头(1)和外套(2)通过螺纹连接,上接头(1)、主体(8)和下接头(12)自上向下依次螺纹连接。
5.如权利要求1所述的基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其特征在于:所述主体(8)上开设有孔道(14),孔道(14)连接记忆合金块(11)。
6.如权利要求5所述的基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其特征在于:所述孔道(14)的数量为多个,多个孔道(14)沿主体(8)周向等间距分布。
7.如权利要求6所述的基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其特征在于:所述主体(8)的外面开设有多个卡槽(15),多个卡槽(15)沿主体(8)外面周向等间距分布,每个卡槽(15)对应连接1个孔道(14)或者多个卡槽(15)中的部分卡槽(15)连接孔道(14)。
8.如权利要求7所述的基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其特征在于:所述记忆合金块(11)的数量为多个,多个记忆合金块(11)通过卡槽(15)周向等间距连接在主体(8)上。
9.如权利要求8所述的基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其特征在于:所述记忆合金块(11)的形状为长条板状。
10.如权利要求1所述的基于形状记忆合金的热洗井封隔器,其特征在于:还包括固定套(9),胶筒(10)的上端外侧和主体(8)的外侧之间通过固定套(9)套接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210611 |